(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式で表される複合酸化物である鉄マンガン酸ビスマスランタンと、チタンを含む薄膜からなる圧電体層と、前記圧電体層に電圧を印加する電極とを備えることを特徴とする圧電素子。
（Ｂｉ1-x，Ｌａx）（Ｆｅ1-y，Ｍｎy）Ｏ3      （１）
（０．１７≦ｘ≦０．２０かつ０．０１≦ｙ≦０．０５）
【請求項２】
前記圧電体層のチタン含有量は、０．５質量％以上５質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。
【請求項３】
前記圧電体層が（１００）配向であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電素子。
【請求項４】
前記電極は、白金層およびチタンから形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電素子。
【請求項５】
前記圧電体層と前記白金層の間に酸化チタン層が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口に連通する圧力発生室に圧力変化を生じさせ、圧電体層と圧電体
層に電圧を印加する電極を有する圧電素子を具備する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に
関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドに用いられる圧電素子としては、電気的機械変換機能を呈する圧電材料
、例えば、結晶化した誘電材料からなる圧電体層を、２つの電極で挟んで構成されたもの
がある。このような圧電素子は、例えば撓み振動モードのアクチュエーター装置として液
体噴射ヘッドに搭載される。液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、インク滴を吐出
するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子に
より変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴として吐出させる
インクジェット式記録ヘッドがある。このようなインクジェット式記録ヘッドに搭載され
る圧電素子は、例えば、振動板の表面全体に亘って成膜技術により均一な圧電材料層を形
成し、この圧電材料層をリソグラフィー法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて
圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成したものがある。
【０００３】
このような圧電素子に用いられる圧電材料として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が
挙げられる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２２３４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、環境問題の観点から、鉛を含有しない強誘電体からなる圧電材料が求め
られている。鉛を含有しない圧電材料としては、例えばＡＢＯ3で示されるペロブスカイ
ト構造を有するＢｉＦｅＯ3などがあるが、ＢｉＦｅＯ3系の圧電材料は絶縁性が低くリー
ク電流が発生する場合があるという問題がある。なお、このような問題はインクジェット
式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに限定されず、他の装置に搭載されるアクチュ
エーター装置等の圧電素子においても同様に存在する。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑み、鉛を含有せず、絶縁性が高くリーク電流の発生を抑制
することができる圧電素子を有する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目
的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の態様は、ノズル開口に連通する圧力発生室と、第１電極と
、前記第１電極上に形成され鉄マンガン酸ビスマスランタンを含む圧電体層と、前記圧電
体層上に形成された第２電極と、を備えた圧電素子と、を具備し、前記圧電体層は、チタ
ンをさらに含むことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、鉄マンガン酸ビスマスランタンを含む圧電体層をチタンも含むものと
することにより、絶縁性が高くリーク電流の発生を抑制することができる。
【０００８】
前記圧電体層のチタン含有量は、５質量％以下であることが好ましい。これによれば、
他の特性に悪影響を与えることなく、絶縁性が高くリーク電流の発生を抑制することがで
きる。
【０００９】
また、前記圧電体層のチタン含有量は、０．５質量％以上１質量％以下であってもよい
。これによれば、少量のチタン含有量でも、絶縁性が高くリーク電流の発生を抑制するこ
とができ鉛を含有しない圧電素子を有する液体噴射ヘッドとなる。
【００１０】
そして、前記鉄マンガン酸ビスマスランタンは、下記一般式で表されるＡＢＯ3型構造
を基本組成とする複合酸化物であることが好ましい。これによれば、吐出する液滴サイズ
の制御が容易となる。
（Ｂｉ1-x，Ｌａx）（Ｆｅ1-y，Ｍｎy）Ｏ3      （１）
（０．１０≦ｘ≦０．２０，０．０１≦ｙ≦０．０９）
【００１１】
本発明の他の態様は、上記液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置に
ある。かかる態様では、鉛を含有せず、且つ絶縁性が高くリーク電流の発生を抑制するこ
とができる圧電素子を有する液体噴射ヘッドを具備するため、環境に悪影響を与えず且つ
絶縁破壊が防止され信頼性に優れた液体噴射装置となる。
【００１２】
また、本発明の圧電素子は、鉄マンガン酸ビスマスランタンを含む圧電体層と、前記圧
電体層に電圧を印加する電極とを備え、前記圧電体層は、チタンをさらに含むことを特徴
とする。これによれば、鉄マンガン酸ビスマスランタンを含む圧電体層をチタンも含むも
のとすることにより、絶縁性が高くリーク電流の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの断面図及び要部拡大断面図である。
【図４】サンプル１のＰ−Ｖ曲線を表す図である。
【図５】サンプル２のＰ−Ｖ曲線を表す図である。
【図６】サンプル３のＰ−Ｖ曲線を表す図である。
【図７】サンプル４のＰ−Ｖ曲線を表す図である。
【図８】サンプル５のＰ−Ｖ曲線を表す図である。
【図９】サンプル６のＰ−Ｖ曲線を表す図である。
【図１０】サンプル７のＰ−Ｖ曲線を表す図である。
【図１１】サンプル８のＰ−Ｖ曲線を表す図である。
【図１２】サンプル９のＰ−Ｖ曲線を表す図である。
【図１３】サンプル１０のＰ−Ｖ曲線を表す図である。
【図１４】サンプル１１のＰ−Ｖ曲線を表す図である。
【図１５】サンプル１２のＰ−Ｖ曲線を表す図である。
【図１６】サンプル１３のＰ−Ｖ曲線を表す図である。
【図１７】サンプル１４のＰ−Ｖ曲線を表す図である。
【図１８】サンプル１５のＰ−Ｖ曲線を表す図である。
【図１９】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図２０】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図２１】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図２２】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図２３】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図２４】実施例１及び比較例１のＰ−Ｖ曲線を示す図である。
【図２５】実施例１及び比較例２のＰ−Ｖ曲線を示す図である。
【図２６】実施例１及び比較例３のＰ−Ｖ曲線を示す図である。
【図２７】実施例１及び比較例１のＳ−Ｖ曲線を示す図である。
【図２８】実施例１及び比較例３のＳ−Ｖ曲線を示す図である。
【図２９】実施例１及び比較例１のＳＩＭＳ測定結果を示す図である。
【図３０】実施例１のＳＩＭＳ測定結果を示す図である。
【図３１】比較例２のＳＩＭＳ測定結果を示す図である。
【図３２】実施例及び比較例のＸ線回折パターンを示す図である。
【図３３】実施例及び比較例のＸ線回折パターンを示す図である。
【図３４】実施例１及び比較例１のトンネル放出機構結果を示す図である。
【図３５】実施例１〜４及び比較例１のＩ−Ｖ曲線を示す図である。
【図３６】本発明の一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録
ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図であり、図３は図２の
Ａ−Ａ′断面図（図３（ａ））及び要部拡大図（図３（ｂ））である。
【００１５】
図１〜図３に示すように、本実施形態の流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板から
なり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
【００１６】
流路形成基板１０には、複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設されている。また、
流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連
通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及
び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板のリザーバー部
３１と連通して各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバーの一部を構成する。
インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧
力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。なお、本実施形態では
、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞
ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向か
ら絞ることでインク供給路を形成してもよい。本実施形態では、流路形成基板１０には、
圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及び連通路１５からなる液体流路が設け
られていることになる。
【００１７】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反
対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や
熱溶着フィルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、例えば、ガラ
スセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼等からなる。
【００１８】
一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように弾性膜５
０が形成され、この弾性膜５０上には、酸化ジルコニウム等からなる絶縁体膜５５が形成
されている。
【００１９】
さらに、この絶縁体膜５５上には、第１電極６０と、厚さが２μｍ以下、好ましくは０
．３〜１．５μｍの薄膜の圧電体層７０と、第２電極８０とが、積層形成されて、圧電素
子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び
第２電極８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通
電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成す
る。本実施形態では、第１電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、第２電極８０を圧
電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障は
ない。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる
振動板とを合わせてアクチュエーター装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０
、絶縁体膜５５及び第１電極６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるもの
ではなく、例えば、弾性膜５０や絶縁体膜５５を設けなくてもよく、また、第１電極６０
のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振
動板を兼ねるようにしてもよい。
【００２０】
そして、本実施形態においては、図３（ｂ）に示すように、第１電極６０は、絶縁体膜
５５側から順に、酸化チタンを含む第１酸化チタン層６１と、第１酸化チタン層６１上に
形成され白金を含む白金層６２と、白金層６２上に形成され酸化チタンを含む第２酸化チ
タン層６３が積層されたものである。第１電極６０のうち、白金層６２が導電性を主に担
う層であり、その他の第１酸化チタン層６１や第２酸化チタン層６３は導電性が低くても
よく、完全な層状でなく例えばアイランド状でもよい。また、第２酸化チタン層６３の厚
さは、３ｎｍ以下であることが好ましい。３ｎｍよりも厚いと低誘電率層となり圧電特性
を低下させる虞がある。このため、第２酸化チタン層６３の厚さを３ｎｍ以下とすること
により圧電特性を向上させることができる。
【００２１】
また、圧電体層７０は、鉄マンガン酸ビスマスランタンを含む圧電材料、すなわち、ビ
スマス（Ｂｉ）、ランタン（Ｌａ）、鉄（Ｆｅ）及びマンガン（Ｍｎ）を含むＡＢＯ3型
の複合酸化物であって、チタン（Ｔｉ）を含むものである。なお、ＡＢＯ3型構造、すな
わち、ペロブスカイト構造のＡサイトは酸素が１２配位しており、また、Ｂサイトは酸素
が６配位して８面体（オクタヘドロン）をつくっている。このＡサイトにＢｉ及びＬａが
、ＢサイトにＦｅ及びＭｎが位置している。そして、圧電体層７０に含まれるＴｉの形態
は特に限定されないが、例えば、ＢサイトのＦｅ又はＭｎの一部を置換した状態となって
いる。
【００２２】
このように、鉄マンガン酸ビスマスランタンを含む圧電材料であって、さらにチタンも
含む圧電体層７０とすることにより、絶縁性が高くリーク電流の発生を抑制することがで
き、且つ鉛を含有しない圧電体層７０とすることができる。
【００２３】
圧電体層７０のチタン含有量は特に限定されないが、５質量％以下であることが好まし
い。チタンの含有量を多くしすぎると、絶縁性以外の圧電特性等に悪影響を与える場合が
あるためである。また、圧電体層７０のチタン含有量は、０．５質量％以上１質量％以下
と少量であっても、チタン添加による圧電特性の低下を抑えつつ、絶縁性を十分高くする
ことができる。
【００２４】
また、ビスマス（Ｂｉ）、ランタン（Ｌａ）、鉄（Ｆｅ）及びマンガン（Ｍｎ）を含む
圧電体層７０は、下記一般式（１）で表される組成比であることが好ましい。下記一般式
（１）で表される組成比とすることで、圧電体層７０を強誘電体とすることができる。こ
のように、強誘電体であるものを圧電体層７０とすると、歪み量の制御が容易になるため
、例えば圧電素子を液体噴射ヘッド等に用いた場合、吐出するインク滴サイズ等を容易に
制御できる。なお、Ｂｉ、Ｌａ、Ｆｅ及びＭｎを含むＡＢＯ3型の複合酸化物は、その組
成比によって、強誘電体、反強誘電体、常誘電体という異なる特性を示した。下記一般式
（１）の組成比を変えた圧電素子（サンプル１〜１８）を作成し、２５Ｖ又は３０Ｖの三
角波を印加して、Ｐ（分極量）−Ｖ（電圧）の関係を求めた結果をそれぞれ図４〜１８に
、また組成を表１に示す。なお、サンプル１６〜１８はリークが大きすぎて測定すること
ができず、圧電材料としては使用できないものであった。図４〜１４に示すように、０．
１０≦ｘ≦０．２０，０．０１≦ｙ≦０．０９の範囲であるサンプル１〜１１では、強誘
電体に特徴的なヒステリシスループ形状が観測された。したがって、サンプル１〜１１は
、歪み量が印加電圧に対して直線的に変化するため、歪み量の制御が容易である。一方、
一般式（１）において０．１０≦ｘ≦０．２０，０．０１≦ｙ≦０．０９の範囲外である
サンプル１２〜１４は、図１５〜１７に示すように反強誘電体に特徴的な正の電界方向と
負の電界方向で２つのヒステリシスループ形状を持つダブルヒステリシスが観測されたた
め反強誘電体であり、サンプル１５は図１８に示すように常誘電体であり、また、サンプ
ル１６〜１８は上述したようにリークが大きすぎで圧電材料としては使用できないもので
あり、サンプル１２〜１８のいずれも強誘電体ではなかった。
（Ｂｉ1-x，Ｌａx）（Ｆｅ1-y，Ｍｎy）Ｏ3      （１）
（０．１０≦ｘ≦０．２０，０．０１≦ｙ≦０．０９）
【００２５】
【表１】
0005556182.tif 000002
【００２６】
ここで、自発分極が互い違いに並んでいる物質である反強誘電体、すなわち、電界誘起
相転移を示すものを圧電体層とした場合、一定印加電圧以上で電界誘起相転移を示し、大
きな歪みを発現するため、強誘電体を超える大きな歪みを得ることが可能であるが、一定
電圧以下では駆動せず、歪み量も電圧に対して直線的に変化しない。なお、電界誘起相転
移とは、電場によって起こる相転移であり、反強誘電相から強誘電相への相転移や、強誘
電相から反強誘電相への相転移を意味する。そして、強誘電相とは、分極軸が同一方向に
並んでいる状態であり、反強誘電相とは分極軸が互い違いに並んでいる状態である。例え
ば、反強誘電相から強誘電相への相転移は、反強誘電相の互い違いに並んでいる分極軸が
１８０度回転することにより分極軸が同一方向になって強誘電相になることであり、この
ような電界誘起相転移によって格子が膨張又は伸縮して生じる歪みが、電界誘起相転移に
より生じる相転移歪みである。このような電界誘起相転移を示すものが反強誘電体であり
、換言すると、電場のない状態では分極軸が互い違いに並んでおり、電場により分極軸が
回転して同一方向にならぶものが反強誘電体である。このような反強誘電体は、反強誘電
体の分極量Ｐと電圧Ｖの関係を示すＰ−Ｖ曲線において、正の電界方向と負の電界方向で
２つのヒステリシスループ形状を持つダブルヒステリシスとなる。そして、分極量が急激
に変化している領域が、強誘電相から反強誘電相への相転移や、強誘電相から反強誘電相
への相転移している箇所である。
【００２７】
一方、強誘電体は、反強誘電体のようにＰ−Ｖ曲線がダブルヒステリシスとはならず、
分極方向を一方向に揃えることで歪み量が印加電圧に対して直線的に変化する。したがっ
て、歪み量の制御が容易なので吐出させる液滴サイズ等の制御も容易であり、微振動を発
生させる小振幅振動及び大きな排除体積を発生させる大振幅振動の両者を一つの圧電素子
により発生させることができる。
【００２８】
そして、圧電体層７０は、粉末Ｘ線回折測定した際、該回折パターンにおいて、強誘電
性を示す相（強誘電相）に帰属される回折ピークと、反強誘電性を示す相（反強誘電相）
に帰属される回折ピークが同時に観測されることが好ましい。このように、強誘電性を示
す相に帰属される回折ピークと、反強誘電性を示す相に帰属される回折ピークが同時に観
測される、すなわち、反強誘電相と強誘電相の組成相境界（Ｍ．Ｐ．Ｂ．）である圧電体
層７０とすると、歪み量の大きな圧電素子とすることができる。また、圧電体層７０は、
上記一般式（１）において、０．１７≦ｘ≦０．２０であることが好ましく、更に好まし
くは、０．１９≦ｘ≦０．２０である。この範囲では、後述する実施例に示すが、粉末Ｘ
線回折測定した際に、強誘電性を示す相（強誘電相）に帰属される回折ピークと、反強誘
電性を示す相（反強誘電相）に帰属される回折ピークが同時に観測され反強誘電相と強誘
電相を同時に示す。したがって、反強誘電相と強誘電相のＭ．Ｐ．Ｂ．であるため、歪み
量の大きな圧電素子とすることができる。
【００２９】
このような圧電素子３００の個別電極である各第２電極８０には、インク供給路１４側
の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上にまで延設される、例えば、金（Ａｕ）等か
らなるリード電極９０が接続されている。
【００３０】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、第１電極６０
、絶縁体膜５５及びリード電極９０上には、リザーバー１００の少なくとも一部を構成す
るリザーバー部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このリ
ザーバー部３１は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２
の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通さ
れて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバー１００を構成している。また、
流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバー部３１
のみをリザーバーとしてもよい。さらに、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２の
みを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０
、絶縁体膜５５等）にリザーバーと各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設
けるようにしてもよい。
【００３１】
また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻
害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２
は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封
されていても、密封されていなくてもよい。
【００３２】
このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例え
ば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板
１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
【００３３】
また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられて
いる。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔
３３内に露出するように設けられている。
【００３４】
また、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路１２
０が固定されている。この駆動回路１２０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路
（ＩＣ）等を用いることができる。そして、駆動回路１２０とリード電極９０とは、ボン
ディングワイヤー等の導電性ワイヤーからなる接続配線を介して電気的に接続されている
。
【００３５】
また、このような保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプラ
イアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する
材料からなり、この封止膜４１によってリザーバー部３１の一方面が封止されている。ま
た、固定板４２は、比較的硬質の材料で形成されている。この固定板４２のリザーバー１
００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザ
ーバー１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００３６】
このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩでは、図示しない外部のインク
供給手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバー１００からノズル開
口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路１２０からの記録信号に従い、圧
力発生室１２に対応するそれぞれの第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、
弾性膜５０、絶縁体膜５５、第１電極６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることによ
り、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００３７】
ここで、インクジェット式記録ヘッドの製造方法の一例について、図１９〜図２３を参
照して説明する。なお、図１９〜図２３は、圧力発生室の長手方向の断面図である。
【００３８】
まず、図１９（ａ）に示すように、シリコンウェハーである流路形成基板用ウェハー１
１０の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（ＳｉＯ2）等からなる二酸化シリコ
ン膜を熱酸化等で形成する。次いで、図１９（ｂ）に示すように、弾性膜５０（二酸化シ
リコン膜）上に、酸化ジルコニウム等からなる絶縁体膜５５を、反応性スパッタ法や熱酸
化等で形成する。
【００３９】
次に、図２０（ａ）に示すように、絶縁体膜５５上に、ＤＣスパッタ法やイオンスパッ
タ法等でチタンからなるチタン膜５６を設ける。次いで、チタン膜５６上に、ＤＣスパッ
タ法等で白金からなる白金膜５７を全面に形成した後パターニングする。なお、このチタ
ン膜５６や白金膜５７の厚さや加熱条件等を適宜調整することにより、後述する圧電体前
駆体膜の結晶化の際に拡散するチタンの量を調整することができる。
【００４０】
次いで、白金膜５７上に、圧電体層７０を積層する。圧電体層７０の製造方法は特に限
定されないが、例えば、有機金属化合物を溶媒に溶解・分散した溶液を塗布乾燥し、さら
に高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、ＭＯＤ（Ｍｅｔａｌ−
Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて圧電体層７０を形成できる。
なお、圧電体層７０の製造方法は、ＭＯＤ法に限定されず、例えば、ゾル−ゲル法や、レ
ーザアブレーション法、スパッタリング法、パルス・レーザー・デポジション法（ＰＬＤ
法）、ＣＶＤ法、エアロゾル・デポジション法など、液相法でも固相法でもよい。
【００４１】
圧電体層７０の具体的な形成手順例としては、まず、図２０（ｂ）に示すように、白金
膜５７上に、有機金属化合物、具体的には、ビスマス、ランタン、鉄、マンガンを含有す
る有機金属化合物を、目的とする組成比になる割合で含むゾルやＭＯＤ溶液（前駆体溶液
）をスピンコート法などを用いて、塗布して圧電体前駆体膜７１を形成する（塗布工程）
。
【００４２】
塗布する前駆体溶液は、ビスマス、ランタン、鉄、マンガンをそれぞれ含む有機金属化
合物を、各金属が所望のモル比となるように混合し、該混合物をアルコールなどの有機溶
媒を用いて溶解または分散させたものである。ビスマス、ランタン、鉄、マンガンをそれ
ぞれ含む有機金属化合物としては、例えば、金属アルコキシド、有機酸塩、βジケトン錯
体などを用いることができる。ビスマスを含む有機金属化合物としては、例えば２−エチ
ルヘキサン酸ビスマスなどが挙げられる。ランタンを含む有機金属化合物としては、２−
エチルヘキサン酸ランタンなどが挙げられる。鉄を含む有機金属化合物としては、例えば
２−エチルヘキサン酸鉄などが挙げられる。マンガンを含む有機金属化合物としては、例
えば２−エチルヘキサン酸マンガンなどが挙げられる。なお、塗布する前駆体溶液に、さ
らに、酸化チタン等のチタン化合物を添加してもよい。
【００４３】
次いで、この圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間乾燥させる（乾燥工程
）。次に、乾燥した圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間保持することによ
って脱脂する（脱脂工程）。なお、ここで言う脱脂とは、圧電体前駆体膜７１に含まれる
有機成分を、例えば、ＮＯ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ等として離脱させることである。乾燥工程や
脱脂工程の雰囲気は限定されず、大気中でも不活性ガス中でもよい。
【００４４】
次に、図２０（ｃ）に示すように、不活性ガス雰囲気中で、圧電体前駆体膜７１を所定
温度、例えば６００〜７００℃程度に加熱して一定時間保持することによって結晶化させ
、圧電体膜７２を形成する（焼成工程）。
【００４５】
なお、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程で用いられる加熱装置としては、例えば、赤外
線ランプの照射により加熱するＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎ
ｇ）装置やホットプレート等が挙げられる。
【００４６】
次に、図２１（ａ）に示すように、圧電体膜７２上に所定形状のレジスト（図示無し）
をマスクとして第１電極６０及び圧電体膜７２の１層目をそれらの側面が傾斜するように
同時にパターニングする。
【００４７】
次いで、レジストを剥離した後、上述した塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程や、塗布工
程、乾燥工程、脱脂工程及び焼成工程を所望の膜厚等に応じて複数回繰り返して複数の圧
電体膜７２からなる圧電体層７０を形成することで、図２１（ｂ）に示すように複数層の
圧電体膜７２からなる所定厚さの圧電体層７０を形成する。例えば、塗布溶液の１回あた
りの膜厚が０．１μｍ程度の場合には、例えば、１０層の圧電体膜７２からなる圧電体層
７０全体の膜厚は約１．１μｍ程度となる。なお、本実施形態では、圧電体膜７２を積層
して設けたが、１層のみでもよい。
【００４８】
この圧電体層７０を形成する工程で、上述したように、不活性ガス雰囲気中で圧電体前
駆体膜７１を焼成して結晶化させると、第１電極６０となる白金膜５７の流路形成基板１
０側に形成されたチタン膜５６を構成するチタンが、圧電体層７０となる圧電体膜７２ま
で拡散し、圧電体層７０がチタンを含むものとなる。なお、チタン膜５６のチタンは、チ
タン膜５６と圧電体層７０との間の白金膜５７の粒界を通って圧電体層７０内に拡散する
ものと推測される。
【００４９】
このように、白金膜５７の下地をチタン膜５６とし、圧電体前駆体膜７１を不活性ガス
雰囲気中で加熱して結晶化させることにより、ビスマス、ランタン、鉄、マンガンを含有
する圧電体層７０をチタンを含むものにすると、絶縁性が高くなり、リーク電流の発生を
抑制することができる。また、歪み量も大きくすることができる。さらに、圧電体層７０
を、０°＜２θ＜２５°に観測されるＡＢＯ3由来の回折ピークの強度が、２０°＜２θ
＜５０°に観測されるＡＢＯ3由来の回折ピークの面積強度の総和の９０％以上、すなわ
ち、（１００）面配向膜とすることができる。
【００５０】
なお、圧電体前駆体膜７１を結晶化する工程を経る際に、白金からなる白金膜５７は、
白金を含み、チタンの拡散の程度によってはチタンや酸化チタンも含む白金層６２となる
。そして、本実施形態においては、拡散したチタンにより、白金層６２と圧電体層７０と
の間に、酸化チタンを含む第２酸化チタン層６３が形成される。また、白金層６２の流路
形成基板１０側に設けたチタン膜５６のうち拡散しなかったチタンが、酸化チタンを含む
第１酸化チタン層６１となる。ただし、チタンの拡散の程度によっては、第１酸化チタン
層６１層や第２酸化チタン層６３はほとんど存在しない場合がある。なお、焼成工程にお
ける温度や時間によっても、圧電体前駆体膜７１の結晶化の際に拡散するチタンの量を調
整することができる。
【００５１】
ここで、不活性ガス雰囲気とは、ヘリウム、アルゴン等の希ガス、窒素ガス等の不活性
ガスや、これらの混合ガス雰囲気である。加熱装置内を不活性ガスで置換した状態でも、
加熱装置内に不活性ガスをフローさせた状態でもよい。また、不活性ガス濃度は１００％
でなくてもよく、第１電極６０となる白金膜５７の流路形成基板１０側に形成されたチタ
ン膜５６を構成するチタンが、圧電体層７０に拡散する雰囲気であればよく、例えば、酸
素濃度が２０％未満である。
【００５２】
このように圧電体層７０を形成した後は、図２２（ａ）に示すように、圧電体層７０上
に白金等からなる第２電極８０をスパッタリング法等で形成し、各圧力発生室１２に対向
する領域に圧電体層７０及び第２電極８０を同時にパターニングして、第１電極６０と圧
電体層７０と第２電極８０からなる圧電素子３００を形成する。なお、圧電体層７０と第
２電極８０とのパターニングでは、所定形状に形成したレジスト（図示なし）を介してド
ライエッチングすることにより一括して行うことができる。その後、必要に応じて、６０
０℃〜７００℃の温度域でポストアニールを行ってもよい。これにより、圧電体層７０と
第１電極６０や第２電極８０との良好な界面を形成することができ、かつ、圧電体層７０
の結晶性を改善することができる。
【００５３】
次に、図２２（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の全面に亘って、例
えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマス
クパターン（図示なし）を介して各圧電素子３００毎にパターニングする。
【００５４】
次に、図２２（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の圧電素子３００側
に、シリコンウェハーであり複数の保護基板３０となる保護基板用ウェハー１３０を接着
剤３５を介して接合した後に、流路形成基板用ウェハー１１０を所定の厚さに薄くする。
【００５５】
次に、図２３（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０上に、マスク膜５２
を新たに形成し、所定形状にパターニングする。
【００５６】
そして、図２３（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０をマスク膜５２を
介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）するこ
とにより、圧電素子３００に対応する圧力発生室１２、連通部１３、インク供給路１４及
び連通路１５等を形成する。
【００５７】
その後は、流路形成基板用ウェハー１１０及び保護基板用ウェハー１３０の外周縁部の
不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去する。そして、流路
形成基板用ウェハー１１０の保護基板用ウェハー１３０とは反対側の面のマスク膜５２を
除去した後にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合すると共に、保護基
板用ウェハー１３０にコンプライアンス基板４０を接合し、流路形成基板用ウェハー１１
０等を図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分割することによっ
て、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩとする。
【００５８】
（実施形態２）
本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドは、実施形態１の酸化チタンを含む第１
酸化チタン層６１と、第１酸化チタン層６１上に形成され白金を含む白金層６２と、白金
層６２上に形成され酸化チタンを含む第２酸化チタン層６３からなる第１電極６０を、第
１酸化チタン層６１及び第２酸化チタン層６３を設けず、白金を含む白金層６２のみとし
たものであり、その他の構成、具体的には、圧電体層７０が、鉄マンガン酸ビスマスラン
タンを含む圧電材料、すなわち、ビスマス（Ｂｉ）、ランタン（Ｌａ）、鉄（Ｆｅ）及び
マンガン（Ｍｎ）を含むＡＢＯ3型の複合酸化物であって、チタン（Ｔｉ）を含むもので
あること等は、実施形態１と同様である。なお、実施形態１と同じ部材には同じ符号を付
し、重複する説明は省略する。
【００５９】
実施形態２においても、鉄マンガン酸ビスマスランタンを含み、さらにチタンも含む圧
電体層７０を有するため、後述する実施例に示すように、絶縁性が高くリーク電流の発生
を抑制することができ、且つ鉛を含有しない圧電体層７０とすることができる。ここで、
実施形態２のインクジェット式記録ヘッドの製造方法の一例を以下に説明するが、圧電素
子３００の製造方法以外は、実施形態１と同様であるため、流路形成基板１０上に圧電素
子３００を製造する方法についてのみ説明する。
【００６０】
まず、実施形態１のインクジェット式記録ヘッドの製造方法と同様に、シリコンウェハ
ーである流路形成基板用ウェハー１１０の表面に弾性膜５０を構成する二酸化シリコン（
ＳｉＯ2）等からなる二酸化シリコン膜を熱酸化等で形成する。次いで、弾性膜５０（二
酸化シリコン膜）上に、酸化ジルコニウム等からなる絶縁体膜５５を、反応性スパッタ法
や熱酸化等で形成する。次に、絶縁体膜５５上に、ＤＣスパッタ法等で第１電極６０とな
る白金膜５７を全面に形成した後パターニングする。
【００６１】
次いで、白金膜５７上に、圧電体層７０を積層する。この圧電体層７０の材料に予めチ
タンを含有させることが、実施形態２の製造方法の特徴である。圧電体層７０の製造方法
は特に限定されないが、例えば、有機金属化合物を溶媒に溶解・分散した溶液を塗布乾燥
し、さらに高温で焼成することで金属酸化物からなる圧電体層７０を得る、ＭＯＤ（Ｍｅ
ｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて圧電体層７０を形成
できる。なお、圧電体層７０の製造方法は、ＭＯＤ法に限定されず、例えば、ゾル−ゲル
法や、レーザアブレーション法、スパッタリング法、パルス・レーザー・デポジション法
（ＰＬＤ法）、ＣＶＤ法、エアロゾル・デポジション法など、液相法でも固相法でもよい
。
【００６２】
例えば、白金膜５７上に、有機金属化合物、具体的には、ビスマス、ランタン、鉄、マ
ンガンを含有する有機金属化合物を、目的とする組成比になる割合で含み、さらに、酸化
チタン等のチタン化合物などチタン原料を含むゾルやＭＯＤ溶液（前駆体溶液）をスピン
コート法などを用いて、塗布して圧電体前駆体膜７１を形成する（塗布工程）。なお、チ
タン原料を含むこと以外は、実施形態１におけるものと、同様の前駆体溶液である。
【００６３】
次いで、必要に応じてこの圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間乾燥させ
る（乾燥工程）。次に、乾燥した圧電体前駆体膜７１を所定温度に加熱して一定時間保持
することによって脱脂する（脱脂工程）。なお、ここで言う脱脂とは、圧電体前駆体膜７
１に含まれる有機成分を、例えば、ＮＯ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ等として離脱させることである
。
【００６４】
次に、圧電体前駆体膜７１を所定温度、例えば６００〜７００℃程度に加熱して一定時
間保持することによって結晶化させ、圧電体膜７２を形成する（焼成工程）。前駆体溶液
がチタンを含有するため、製造される圧電体層７０はチタンを含むものとなる。このよう
に圧電体層７０がチタンを含むことにより、後述する実施例に示すように、絶縁性が高く
なり、リーク電流の発生を抑制することができる。なお、本実施形態においては、乾燥工
程、脱脂工程、焼成工程のいずれにおいても雰囲気は限定されず、大気中でも不活性ガス
中でもよい。
【００６５】
なお、上述した塗布工程、乾燥工程及び脱脂工程や、塗布工程、乾燥工程、脱脂工程及
び焼成工程を所望の膜厚等に応じて複数回繰り返すことにより、複数層の圧電体膜からな
る圧電体層を形成してもよい。
【００６６】
圧電体層７０を形成した後は、圧電体層７０上に、例えば、白金等の金属からなる第２
電極８０を積層し、圧電体層７０及び第２電極８０を同時にパターニングして圧電素子３
００を形成する。その後、必要に応じて、６００℃〜７００℃の温度域でポストアニール
を行ってもよい。これにより、圧電体層７０と第１電極６０や第２電極８０との良好な界
面を形成することができ、かつ、圧電体層７０の結晶性を改善することができる。
【実施例】
【００６７】
以下、実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例
に限定されるものではない。
【００６８】
（実施例１）
まず、シリコン基板の表面に熱酸化により二酸化シリコン膜を形成した。次に、二酸化
シリコン膜上にＲＦスパッタ法により膜厚４００ｎｍの酸化ジルコニウム膜を形成した。
次いで、酸化ジルコニウム膜上に、ＤＣスパッタ法により膜厚２０ｎｍのチタン膜を形成
した。次に、チタン膜上にＤＣスパッタ法により膜厚１３０ｎｍの白金膜を形成した。
【００６９】
次いで、白金膜上に圧電体層をスピンコート法により形成した。その手法は以下のとお
りである。まず、２−エチルヘキサン酸ビスマス、２−エチルヘキサン酸ランタン、２−
エチルヘキサン酸鉄、２−エチルヘキサン酸マンガンのキシレンおよびオクタン溶液を所
定の割合で混合して、前駆体溶液を調製した。そしてこの前駆体溶液を白金膜が形成され
た上記基板上に滴下し、最初は５００ｒｐｍで５秒間、次に、１５００ｒｐｍで３０秒基
板を回転させて圧電体前駆体膜を形成した（塗布工程）。次に、大気中、３５０℃で３分
間乾燥・脱脂を行った（乾燥及び脱脂工程）。この塗布工程・乾燥及び脱脂工程を２回繰
り返した後に、加熱装置内を５００ｃｃ／分の流量の窒素でフローしたＲａｐｉｄ  Ｔｈ
ｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ  （ＲＴＡ）で６５０℃、２分間焼成を行った（焼成工
程）。この塗布工程・乾燥及び脱脂工程を２回繰り返した後に一括して焼成する焼成工程
を行う工程を３回繰り返し、その後、加熱装置内を５００ｃｃ／分の流量の窒素でフロー
したＲＴＡで６５０℃、５分間焼成を行うことで、計６回の塗布により全体で厚さ４５０
ｎｍの圧電体層を形成した。
【００７０】
その後、圧電体層上に、第２電極としてＤＣスパッタ法により膜厚１００ｎｍの白金膜
を形成した後、加熱装置内を５００ｃｃ／分の流量の窒素でフローしたＲＴＡで６５０℃
、５分間焼成を行うことで、ｘ＝０．１９、ｙ＝０．０３の上記一般式（１）で表される
ＡＢＯ3型構造を基本組成としチタンを含有する複合酸化物を圧電体層とする圧電素子を
形成した。
【００７１】
（比較例１）
加熱装置内を５００ｃｃ／分の流量の窒素でフローしたＲＴＡのかわりに、加熱装置内
を５００ｃｃ／分の流量の酸素でフローしたＲＴＡを行った以外は、実施例１と同様の操
作を行った。
【００７２】
（比較例２）
酸化ジルコニウム膜上に、チタン膜のかわりに酸化チタン膜を形成し、この酸化チタン
膜の上に圧電体層を形成した以外は、実施例１と同様の操作を行った。
【００７３】
（比較例３）
白金膜上に、ＤＣスパッタ法により膜厚２０ｎｍのイリジウム膜を形成し、このイリジ
ウム膜の上に圧電体層を形成した以外は、実施例１と同様の操作を行った。
【００７４】
（比較例４）
加熱装置内を５００ｃｃ／分の流量の窒素でフローしたＲＴＡのかわりに、加熱装置内
を５００ｃｃ／分の流量の酸素でフローしたＲＴＡを行い、また、酸化ジルコニウム膜上
に、チタン膜のかわりに酸化チタン膜を形成しこの酸化チタン膜の上に圧電体層を形成し
た以外は、実施例１と同様の操作を行った。
【００７５】
（実施例２〜４）
実施例１で用いた前駆体溶液にＴｉを前駆体溶液が含有する金属元素の総量に対してそ
れぞれ０．５質量％（実施例２）、１質量％（実施例３）、５質量％（実施例４）となる
ように添加したものを前駆体溶液として用い、また、酸化ジルコニウム膜上にチタン膜を
形成せず酸化ジルコニウム膜の直上に圧電体層を形成した以外は、実施例１と同様の操作
を行った。
【００７６】
（試験例１）
実施例１及び比較例１〜３の各圧電素子について、東陽テクニカ社製「ＦＣＥ−１Ａ」
で、φ＝４００μｍの電極パターンを使用し、周波数１ｋＨｚの三角波を印加して、分極
量と電圧の関係（Ｐ−Ｖ曲線）を求めた。結果を図２４〜図２６に示す。なお、実施例１
については比較のため、結果を図２４〜図２６の全てに記載した。
【００７７】
図２４〜図２６に示すように、下地をチタン膜とし窒素雰囲気で結晶化させた実施例１
では、良好なヒステリシスカーブとなっており、リークが発生していないことがわかる。
一方、酸素雰囲気中で圧電体前駆体膜を結晶化させた比較例１や、白金膜下地をチタン膜
のかわりに酸化チタン膜とした比較例２や、白金膜上にイリジウム膜を形成した比較例３
では、ヒステリシスカーブがリークしていた。
【００７８】
（試験例２）
実施例１、比較例１及び３の各圧電素子について、アグザクト社製の変位測定装置（Ｄ
ＢＬＩ）を用い室温で、φ＝５００μｍの電極パターンを使用し、周波数１ｋＨｚの電圧
を印加して、電界誘起歪―電界強度の関係（Ｓ−Ｖ曲線）を求めた。結果を図２７及び図
２８に示す。なお、実施例１については比較のため、図２７及び図２８の両方に記載した
。
【００７９】
図２７及び図２８に示すように、窒素雰囲気で結晶化させた実施例１は、比較例１及び
３よりも、変位量が大きく圧電特性が良好であることが分かった。また、実施例１の圧電
素子が、大きな電界誘起歪を示すとともに、強誘電体であり、反強誘電体では示さない電
圧に対する歪み量が良好な直線性を示すことも確認できた。
【００８０】
（試験例３）
実施例１及び比較例１の各圧電素子について、第２電極を剥がした状態で圧電体層７０
から厚さ方向に亘って二次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）により測定した。結果を図２
９に示す。図の左側が第２電極側、右側が基板側である。この結果、窒素雰囲気で圧電体
前駆体膜を結晶化させた実施例１では、下地であるチタン膜から拡散してきたＴｉが白金
層及び圧電体層に偏析しており、圧電体層中まで拡散していることがわかる。このことと
試験例１の結果とから、Ｔｉが圧電体層まで拡散することで、圧電体層の絶縁性が向上し
たといえる。また、実施例１においては、白金を含む白金層と、圧電体層との間に図２９
において矢印で示すようにチタンのピークが存在しており、この領域に酸化チタンを含む
第２酸化チタン層が形成されていることが分かる。
【００８１】
一方、比較例１では、酸素雰囲気中で圧電体前駆体膜を結晶化させても白金膜の下地の
チタンは拡散しないことが分かる。このことと試験例１の結果とから、Ｔｉを圧電体層ま
で拡散させて圧電体層の絶縁性を向上させるためには、窒素雰囲気で圧電体前駆体膜を結
晶化させる必要があることが分かる。なお、比較例１においては、白金を含む白金層と、
圧電体層との間に実施例１のようにチタンのピークは無く、この領域に酸化チタンを含む
第２酸化チタン層は形成されていなかった。
【００８２】
（試験例４）
実施例１及び比較例２の各圧電素子について、第２電極を剥がした状態で圧電体層７０
から厚さ方向に亘って二次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）により測定した。実施例１の
結果を図３０に、比較例２の結果を図３１に示す。なお、図の左側が第２電極側、右側が
基板側である。この結果、実施例１では、試験例３と同様に、白金膜の下地であるチタン
膜から拡散してきたチタンが白金層及び圧電体層に偏析しており、圧電体層中まで拡散し
ていることがわかる。
【００８３】
一方、比較例２では下地が酸化チタンなので圧電体前駆体膜を窒素雰囲気中で結晶化さ
せてもチタンは拡散しないことが分かる。このことより、Ｔｉが圧電体層まで拡散させて
圧電体層の絶縁性を向上させるためには、下地をチタン膜にする必要があることが分かる
。
【００８４】
（試験例５）
実施例１及び比較例１〜４の圧電素子について、Ｂｒｕｋｅｒ  ＡＸＳ社製の「Ｄ８  
Ｄｉｓｃｏｖｅｒ」を用い、Ｘ線源にＣｕＫα線を使用し、室温で、圧電体層の粉末Ｘ線
回折パターンをφ＝ψ＝０°で求めた。実施例１、比較例１〜２及び４の結果を図３２に
、また、比較例３の結果を実施例１及び比較例２と共に記載した図を図３３に示す。
【００８５】
図３２及び図３３に示すように、ＲＴＡの雰囲気、第１電極となる白金膜の下地の材質
や、白金膜か異なる材質かによって、粉末Ｘ線回折パターンが異なり、実施例１のみが（
１００）配向膜となっていることが分かる。具体的には、実施例１のみが、２０°＜２θ
＜２５°に観測されるＡＢＯ3由来の回折ピークの強度が、２０°＜２θ＜５０°に観測
されるＡＢＯ3由来の回折ピークの面積強度の総和の９０％以上であり、（１００）面配
向膜となっていた。なお、実施例１及び比較例１〜４すべてにおいて、ＡＢＯ3由来の回
折ピークが観測され、実施例１及び比較例１〜４の圧電体層はＡＢＯ3型構造を形成して
いることがわかる。
【００８６】
そして、図３２及び図３３に示すように、実施例１は、強誘電相を示す２θ＝４６．１
°近傍の回折ピーク及び反強誘電相を示す２θ＝４６．５°近傍の回折ピークが混在した
ピークを有しているため、実施例１は強誘電体に起因する構造と反強誘電体に起因する構
造の両者が共存する組成相境界（Ｍ．Ｐ．Ｂ．）であることがわかる。
【００８７】
（試験例６）
実施例１及び比較例１の各圧電素子について、Ｊ−Ｅプロットを取得することにより伝
導機構の調査を行った。トンネル放出機構の結果を図３４に示す。この結果、窒素雰囲気
中で結晶化させた実施例１では、トンネル電流はほとんど生じず、リーク電流を抑制でき
ることが分かる。一方、酸素雰囲気中で結晶化させた比較例１では、高電界側でトンネル
電流が放出しており、酸素フローによる酸素がドナーとなってトンネル電流を発生させて
いるため、酸素雰囲気中で結晶化したものは、リーク電流が増加すると考えられる。
【００８８】
（試験例７）
実施例１〜４及び比較例１の各圧電素子について、±６０Ｖの電圧を印加して、電流密
度と電圧との関係（Ｉ−Ｖ曲線）を求めた。結果を図３５に示す。この結果、実施例１〜
４は比較例１よりもリーク電流値も半桁〜１桁程度下がり、圧電体層にチタンを加えるこ
とにより絶縁性が向上し、耐圧も向上することが分かる。
【００８９】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定さ
れるものではない。例えば、上述した実施形態では、圧電体層の基本組成として、鉄マン
ガン酸ビスマスランタンについて記載したが、Ｂｉ、Ｌａ、Ｆｅ及びＭｎを含むＡＢＯ3
型の複合酸化物であればよく、他の金属を添加し特性の調整を行ってもよい。
【００９０】
また、上述した実施形態では、流路形成基板１０として、シリコン単結晶基板を例示し
たが、特にこれに限定されず、例えば、ＳＯＩ基板、ガラス等の材料を用いるようにして
もよい。
【００９１】
さらに、上述した実施形態では、基板（流路形成基板１０）上に第１電極６０、圧電体
層７０及び第２電極８０を順次積層した圧電素子３００を例示したが、特にこれに限定さ
れず、例えば、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動
型の圧電素子にも本発明を適用することができる。
【００９２】
また、これら実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通
するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録
装置に搭載される。図３６は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である
。
【００９３】
図３６に示すインクジェット式記録装置ＩＩにおいて、インクジェット式記録ヘッドＩ
を有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２
Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャ
リッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられて
いる。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物
及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００９４】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を
介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキ
ャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５
に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙
等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになって
いる。
【００９５】
なお、上述した実施形態では、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッ
ドを挙げて説明したが、本発明は広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、イン
ク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴
射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド
、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ
ディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射
ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【００９６】
また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに搭載され
る圧電素子に限られず、超音波発信機等の超音波デバイス、超音波モーター、圧力センサ
等他の装置に搭載される圧電素子にも適用することができる。
【符号の説明】
【００９７】
Ｉ  インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、  ＩＩ  インクジェット式記録
装置（液体噴射装置）、  １０  流路形成基板、  １２  圧力発生室、  １３  連通部、
１４  インク供給路、  ２０  ノズルプレート、  ２１  ノズル開口、  ３０  保護基
板、  ３１  リザーバー部、  ３２  圧電素子保持部、  ４０  コンプライアンス基板、
５６  チタン膜、  ５７  白金膜、  ６０  第１電極、  ６１  第１酸化チタン層、  
６２  白金層、  ６３  第２酸化チタン層、  ７０  圧電体層、  ８０  第２電極、  ９
０  リード電極、  １００  リザーバー、  １２０  駆動回路、  ３００  圧電素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３６】
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【図３５】
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